Oświetlenie laserowe - bezpieczne i wydajne

Homogenes Profil intensitäts im Winkelraum mit hoher Flankengüte. Damit ergibt sich eine hohe Effizienz, um jedes erzeugte Photon sinnvoll zu nutzen und Streustrahlung zu vermeiden. (Bildquelle: LIMO)

Nowa technologia dyfuzorów LIMO: Oba dyfuzory generują odpowiednio pionową lub poziomą linię. Nakładanie się obu powierzchni funkcji formuje światło laserowe w prostokątne pole o wysokim nachyleniu krawędzi i niestandardowym rozmiarze, np. 120 stopni x 25 stopni. (Źródło obrazu: LIMO)

LiDAR-sensory stały się w najkrótszym czasie kluczową technologią dla zautomatyzowanych procesów, a w szczególności dla w pełni automatycznej jazdy autonomicznej. Aby móc precyzyjnie rejestrować odległości od statycznego i dynamicznego otoczenia pojazdów, wiązka laserowa musi być uformowana w pole świetlne o zdefiniowanym polu widzenia. Nowy szerokokątny dyfuzor od LIMO osiąga dzięki kształtowaniu wiązki bez hot spotów stałą moc, nawet przy ekstremalnych temperaturach pracy, a dzięki dużemu polu oświetlenia umożliwia pełne pokrycie 360-stopniowego widoku dookoła, zapewniając bezpieczną jazdę z użyciem tylko czterech systemów LiDAR.

Rozwój zaawansowanego systemu LiDAR wymaga więcej niż starannego doboru odpowiedniego źródła laserowego i kompatybilnego detektora. Najważniejszymi komponentami są optyki, które kształtują światło laserowe we właściwym kierunku. Ponadto bezpieczna i niezawodna praca systemu LiDAR jest możliwa tylko wtedy, gdy zagrożenie związane z promieniowaniem laserowym zostanie wyeliminowane, co wymaga rozpraszania wiązki bez hot spotów.

W tym celu konieczne jest utrzymanie stałego rozkładu intensywności promieniowania laserowego nawet przy wysokich temperaturach otoczenia. Dotychczas stosowanie dyfrakcyjnych elementów optycznych rozpraszających (DOE) jest możliwe jedynie przy małych kątach i umiarkowanych warunkach otoczenia. Ponadto optyki te często charakteryzują się płaskim spadkiem intensywności w kierunku krawędzi.

Kąt oświetlenia powyżej 100 stopni

W technologii dyfuzorów LIMO stosowane jest inne podejście: podobnie jak w optyce homogenizującej, LIMO konstruuje refrakcyjne elementy optyczne ze szkła, które mogą rozpraszać światło laserowe w jednym kierunku aż do pełnego kąta oświetlenia od kilku mrad do ponad 100 stopni. W połączeniu z drugą powierzchnią funkcjonalną, światło może być formowane również w drugim kierunku pod dowolnym kątem, tworząc pole prostokątne z wysokim nachyleniem brzegów i niestandardowym rozmiarem, na przykład 120 stopni x 25 stopni.

„Możemy precyzyjnie i równomiernie oświetlić docelowy obszar dzięki różnym kątom, a powierzchniowa struktura zdefiniowana dla zastosowania u klienta zapewnia stały rozkład intensywności w danej aplikacji” — wyjaśnia Dr Daniel Braam, Product Line Manager Optics w LIMO. „Jest to korzystne dla tłumienia szumów i zwiększa stosunek sygnału do szumu, co z kolei zwiększa zasięg sensorów LiDAR. Dzięki dużemu kątowi oświetlenia nowego dyfuzora, przekraczającemu 100 stopni, samochód autonomiczny musi być wyposażony tylko w cztery systemy LiDAR, aby w pełni objąć otaczające środowisko przestrzenne.”

Dyfuzory LIMO mogą być łączone ze wszystkimi rodzajami źródeł laserowych o niskiej i wysokiej mocy, także w zakresie 1,4 < M² < 15, czyli w obszarze, w którym wiązka laserowa jest trudna do homogenizacji.

Duże serie produkcyjne dzięki technologii wafer

Dyfuzory mogą być produkowane tak samo jak inne mikrooptyki od LIMO w nowatorskim i wysoko wydajnym procesie opartym na wafrach. LIMO produkuje wysokiej jakości optyki laserowe ze szkła na wafrach do 300 mm x 300 mm, co pozwala na trwałe obniżenie kosztów produkcji przy dużych seriach, bez kompromisów w zakresie jakości. Ponieważ systemy LiDAR i sensory 3D stanowią szczególnie istotny element bezpieczeństwa w autonomicznej jeździe i dla tych zastosowań potrzebne są duże serie produkcyjne, jakość i struktura kosztowa optyk są kluczowymi czynnikami dla przełomu tej technologii.